500W鉛酸蓄電池充電器設(shè)計與制作

　　隨著各種電動汽車的發(fā)展，動力電池充電器的需求將越來越多。充電器質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到電池性能的發(fā)揮及壽命、充電器本身的智能化關(guān)系到用戶的使用方便及電力系統(tǒng)電力計費等管理問題。不同電池，特點不同，充電策略也不相同。如將一種電池的沖電器做好了，就容易將技術(shù)向其他電池類型拓展。本選題具有實用性，對電賽方向人才培養(yǎng)也有針對性。

　　主要功能指標：

　　★輸入電壓單相50HZ ±10%,電壓有效值波動范圍220V ±20%,即有效值為176V-264V;

　　★輸出直流額定電壓50V;

　　★輸入端加功率因數(shù)校正，功率因數(shù)90 %;

　　★充電初期效率大于80%;

　　★輸入電流失真度小于4%;

　　★充電過程分為激，快充和浮充；

　　★具有溫度檢測功能，可根據(jù)電池和環(huán)境溫度改變充電策略；

　　★具有友好的人機界面，可對充電策略進行調(diào)整；

　　★散熱方式：風冷。

　　主電路的整體框圖：

　　EMI濾波電路：

　　C1和L1組成第一級EMI濾波

　　C2、C3、C4與L2組成第二級濾波。

　　L1,L2為共模電感

　　整流及功率因數(shù)校正電路：

　　整流橋：

　　流經(jīng)二級管電流ID=3.55A

　　二極管反向電壓V=373V

　　考慮實際工作情況故選BR601（35A/1000V）；

　　功率因數(shù)校正：

　　方案：BOOST型拓撲結(jié)構(gòu)具有輸出電阻低，硬件電路及控制簡單，技術(shù)成熟，故選用BOOST結(jié)構(gòu)；

　　芯片選擇：TI公司的UCC28019可控制功率輸出為100W-2KW,功率因數(shù)可提高到0.95,符合設(shè)計要求，故此次設(shè)計選用該款芯片；

　　電路圖

　　DC-DC主拓撲結(jié)構(gòu)：

　　方案選擇：

　　在開關(guān)管承受峰值電流和電壓的情況下，全橋輸出功率為半橋的兩倍，并切在功率大于500W時，全橋相對于半橋更合適，故本次設(shè)計采用全橋拓撲。

　　功率開關(guān)管選擇：

　　經(jīng)過整流濾波后電壓最大值為373V,最大初級電流為3.5A 考慮實際工作情況選擇FQA24N50

　?。?4A/500V/0.2Ω）

　　輸出整流二極管：

　　整流二極管要承受的最大反相電壓為100V,電流為10A,考慮實際工作情況，我們選用MUR3060（600V/30A）

　　全橋電路圖：

　　整流濾波輸出電路：

　　驅(qū)動電路：

　　PWM信號通過光耦隔離，經(jīng)過反相器進入半橋驅(qū)動芯片IR2110 ,如圖所示的Q1、Q2半橋驅(qū)動電路，Q3、Q4驅(qū)動電路與此電路相同。

　　輔助電源供電：

　　本設(shè)計系統(tǒng)供電采用另制輔助電源，系統(tǒng)框圖如下：

　　本供電系統(tǒng)可提供穩(wěn)定的12V,5V,-12V電壓，且效率較高。

　　智能控制電路設(shè)計：

　　電源PWM控制部分

　　本設(shè)計采用的電源核心控制部分的芯片為美國通用公司芯片SG3525.控制電路如圖：

　　采樣電路

　　熱保護電路

　　本設(shè)計系統(tǒng)可以檢測電池溫度，充電器溫度，當電池過溫時會關(guān)閉PWM的輸出波形，使電路停止工作，同時單片機會報警提示，當充電器過溫時，風冷系統(tǒng)會開啟，如果溫度繼續(xù)升高，則充電器會停止工作。

　　過流，短路保護電路

　　當電流過大，超過12A,電路會限流報警提示，在充電器啟動之前會進行短路檢測，當電阻小于0.5Ω時認為電路故障，并報警提示。

　　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

　　四階段充電控制策略：

　　四階段充電策略解析：

　　激活充電：充電器開始工作后單片機采集采集蓄電池端電壓檢測，若電壓過低說明曾過度放電，為避免充電電流過大，實行小電流激活。

　　恒流充電：恒流充電為10A.

　　恒壓充電：恒壓充電電壓為59V.

　　涓流浮充：當充電電流下降到恒流下的0.1倍式，即1A時，采用涓流浮充。

　　四階段充電策略保證充電初期能激活修復蓄電池，使蓄電池更經(jīng)久耐用，末期不過充，又能達到充滿的目的。

　　電源系統(tǒng)抗干擾

　　硬件抗干擾技術(shù)

　　電源EMC設(shè)計：整流二極管采用肖特基二級管做整流管，開關(guān)管回路加RCD網(wǎng)絡(luò)，輸入端加EMI濾波電路，優(yōu)化變壓器設(shè)計。

　　優(yōu)化PCB板布局和走線。

　　軟件抗干擾技術(shù)

　　采用程序模塊間遠程攔截技術(shù)。